Como componente clave de los recipientes a presión de -alta gama, la calidad de fabricación de los cabezales de titanio está directamente relacionada con la seguridad y confiabilidad de los equipos en entornos hostiles. La aleación de titanio se usa ampliamente en los campos químico, energético, aeroespacial y otros debido a su alta resistencia, baja densidad, excelente resistencia a la corrosión y buen rendimiento a altas temperaturas, pero su dificultad de procesamiento también es significativamente mayor que la de los metales comunes. La siguiente es una explicación sistemática del proceso de fabricación y control de calidad de las cabezas de titanio en función de las características de los materiales de aleación de titanio.
Características del material de aleación de titanio y desafíos de procesamiento.
Las aleaciones de titanio son propensas a los siguientes problemas en el mecanizado:
Alta actividad química: fácil de reaccionar con oxígeno, nitrógeno, hidrógeno y otros elementos a altas temperaturas, lo que provoca fragilidad;
Mala conductividad térmica: el calor es fácil de concentrar durante el procesamiento, lo que agrava el desgaste de la herramienta y la deformación del material;
Módulo elástico bajo: gran rebote después del formado, precisión dimensional difícil de controlar;
Mala resistencia al desgaste: fácil de unir con moldes, afectando la calidad de la superficie.
Por lo tanto, la fabricación de cabezas de titanio requiere medidas de proceso especiales para las características anteriores.
Proceso de moldeo por hilado: moldeado de precisión y control de proceso
Principio del proceso y adaptabilidad.
El hilado se extiende gradualmente mediante deformación puntual local, lo cual es adecuado para aleaciones de titanio, que son materiales con intervalos de deformación estrechos. En comparación con el estampado general, el hilado puede reducir la tensión repentina y el riesgo de agrietamiento, lo que es especialmente adecuado para la fabricación de cabezas-pequeñas y medianas con formas complejas.
Puntos clave del hilado de aleaciones de titanio.
Hilado-con temperatura controlada: el hilado con temperatura (300 a 500 grados) se utiliza a menudo para mejorar la plasticidad del material y reducir las grietas.
Molde y lubricación: el molde debe tener una alta dureza y resistencia al desgaste, y la superficie suele ser cromada o con un revestimiento especial; La lubricación debe basarse en lubricantes a base de flúor o grafito-con buena estabilidad a altas temperaturas para evitar que el titanio se adhiera a los moldes;
Tratamiento térmico intermedio: el recocido (700 a 800 grados) debe realizarse entre múltiples sesiones de hilatura para eliminar el endurecimiento por trabajo y restaurar la plasticidad;
Adaptación de velocidad y avance: utilice velocidades de rotación y velocidades de avance más bajas para evitar el deterioro del tejido debido a la acumulación de calor.
Proceso de soldadura: garantía de integridad de la soldadura y rendimiento del tejido
Selección del método de soldadura.
El empalme de cabezas de titanio suele adoptar:
Soldadura con gas inerte de tungsteno (GTAW): utilizada para placas delgadas y soldaduras críticas;
Soldadura por arco de plasma (PAW): adecuada para chapas medianas y pesadas, con una pequeña zona afectada por el calor-;
Soldadura por láser/haz de electrones: se utiliza en requisitos de alta-precisión con una deformación mínima.
Control del proceso de soldadura
Protección de gas: se debe utilizar gas argón de alta-pureza (mayor o igual al 99,999 %), y la cubierta del trapeador y el dispositivo de protección posterior deben estar diseñados para evitar la oxidación en la parte posterior de la soldadura;
Parámetros del proceso: Controlar estrictamente el aporte de calor para evitar granos gruesos o la formación de fases quebradizas;
Coincidencia del material de soldadura: Elija alambres de soldadura que sean homogéneos al metal base o que tengan elementos de baja holgura, como ERTi-5, ERTi-7, etc.
Pruebas y tratamientos térmicos posteriores a la soldadura
Recocido de alivio de tensión: generalmente se realiza entre 500 y 600 grados para reducir la tensión residual;
Tratamiento de envejecimiento en solución: adecuado para o + aleaciones de titanio para mejorar la resistencia y la tenacidad;
Pruebas no-destructivas: 100 % pruebas radiográficas (RT) o pruebas ultrasónicas (UT), complementadas con pruebas de penetrantes (PT) para garantizar que la soldadura esté libre de defectos.
Moldeo por estampado: precisión dimensional y control de calidad de la superficie.
Tratamiento de soldadura de paneles
Control de altura residual: la altura residual de la soldadura debe suavizarse para que quede al ras con el metal base para evitar la concentración de tensiones y la obstrucción del flujo durante el estampado;
Zona de transición suave: La transición entre la soldadura y el metal base debe ser suave y la pendiente no debe ser mayor a 1:4.
Parámetros del proceso de estampado.
Estampado en frío: adecuado para cabezas-de paredes delgadas, pero preste atención a la compensación del rebote;
Estampado en caliente: la temperatura habitual es de 600 a 800 grados para reducir la resistencia a la deformación, pero es necesario evitar la formación de incrustaciones de óxido;
Diseño del molde: teniendo en cuenta el rebote de la aleación de titanio, el tamaño de la cavidad del molde debe corregirse en consecuencia.
Calidad de superficie y cantos
Tratamiento de la capa de óxido: después del termoformado, es necesario realizar un decapado o chorro de arena para eliminar la capa de óxido;
Procesamiento de bordes: el bisel está mecanizado para evitar micro-fisuras causadas por el corte térmico.
Todo el sistema de control de calidad del proceso.
Inspección de fábrica de materiales: comprobar el certificado de materiales, realizar análisis espectrales y una re-inspección de propiedades mecánicas;
Evaluación y supervisión de procesos: cada proceso debe pasar la evaluación y el inspector realiza un seguimiento de los procesos clave durante todo el proceso;
Tolerancia de dimensión y posición: escaneo 3D o detección de plantilla de curvatura y contorno;
Prueba de rendimiento final: incluida prueba de presión de agua, prueba de estanqueidad al aire y prueba de corrosión bajo tensión (si corresponde).
Los cabezales de titanio se fabrican con una combinación de-prácticas de vanguardia en ciencia de materiales, mecanizado de plástico y tecnología de soldadura. A través del hilado refinado, la soldadura con protección de gas inerte y el proceso de estampado controlado, combinados con un estricto control de calidad del proceso completo-, se puede garantizar que el cabezal funcione de manera estable durante mucho tiempo en condiciones extremas como alta presión, corrosión y radiación. En el futuro, con la aplicación de la simulación numérica, la detección inteligente y otras tecnologías, la fabricación de cabezales de titanio se desarrollará aún más hacia la precisión y la digitalización.
